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MySQL系列：innodb引擎分析之线程并发同步机制_MySQL

来源：骅坨科技网
 innodb是一个多线程并发的存储引擎，内部的读写都是用多线程来实现的，所以innodb内部实现了一个比较高效的并发同步机制。innodb并没有直接使用系统提供的锁(latch)同步结构，而是对其进行自己的封装和实现优化，但是也兼容系统的锁。我们先看一段innodb内部的注释（MySQL-3.23）:

Semaphore operations in operating systems are slow: Solaris on a 1993 Sparc takes 3 microseconds (us) for a lock-unlock pair and Windows NT on a 1995 Pentium takes 20 microseconds for a lock-unlock pair. Therefore, we have toimplement our own efficient spin lock mutex. Future operating systems mayprovide efficient spin locks, but we cannot count on that.

大概意思是说1995年的时候，一个Windows NT的 lock-unlock所需要耗费20us,即使是在Solaris 下也需要3us,这也就是他为什么要实现自定义latch的目的,在innodb中作者实现了系统latch的封装、自定义mutex和自定义rw_lock。下面我们来一一做分析。

1 系统的mutex和event

在innodb引擎当中，封装了操作系统提供的基本mutex（互斥量）和event（信号量），在WINDOWS下的实现暂时不做记录，主要还是对支持POSIX系统来做介绍。在POSIX系统的实现是os_fast_mutex_t和os_event_t。os_fast_mutex_t相对简单，其实就是pthread_mutex。定义如下： 
typedef pthread_mutex os_fast_mutex_t;
而os_event_t相对复杂，它是通过os_fast_mutex_t和一个pthread_cond_t来实现的，定义如下：
typedef struct os_event_struct
 {
 os_fast_mutex_t os_mutex;
 ibool is_set;
 pthread_cond_t cond_var;
 }os_event_t;
以下是os_event_t的两线程信号控制的例子流程：

对于系统的封装，最主要的就是os_event_t接口的封装，而在os_event_t的封装中，os_event_set、os_event_reset、os_event_wait这三 个方法是最关键的。

2 CPU原子操作

在innodb的mutex(互斥量)的实现中，除了引用系统的os_mutex_t以外，还使用了原子操作来进行封装一个高效的mutex实现。在 系统支持原子操作的情况下，会采用自己封装的mutex来做互斥，如果不支持，就使用os_mutex_t。在gcc 4.1.2之前，编译器是 不提供原子操作的API的，所以在MySQL-.3.23的innodb中自己实现了一个类似__sync_lock_test_and_set的实现，代码是采用 了汇编实现：
 asm volatile("movl $1, %%eax; xchgl (%%ecx), %%eax" :
 "=eax" (res), "=m" (*lw) :
 "ecx" (lw));
这段代码是什么意思呢?其实就是将lw的值设置成1,并且返回设置lw之前的值(res),这个过程都是CPU需要回写内存的，也就是CPU和内存是完全一致的。除了上面设置1以外，还有一个复位的实现，如下： 
 asm volatile("movl $0, %%eax; xchgl (%%ecx), %%eax" :
 "=m" (*lw) : "ecx" (lw) : "eax");
这两个函数交叉起来使用，就是gcc-4.1.2以后的__sync_lock_test_and_set的基本实现了。在MySQL-5.6的Innodb引擎当中，将以上汇编代码采用了__sync_lock_test_and_set代替，我们可以采用原子操作实现一个简单的mutex.
#define LOCK() while(__sync_lock_test_and_set(&lock, 1)){}
#define UNLOCK() __sync_lock_release(&lock)
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